JP2014123171A - 入力装置および該入力装置を備える表示装置 - Google Patents

入力装置および該入力装置を備える表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 カバーフィルムに帯電した静電気による検出電極の焼損を低減することで、信頼性の低下を抑制した入力装置および表示装置を提供することである。
【解決手段】入力装置3は、主面21a上に入力領域Eおよび入力領域Eを取り囲むように位置する非入力領域EIOを有する基板21と、入力領域Eと重なるように基板21の主面21a上に配置された、入力領域Eに近接する入力手段との間での容量の変化を検出する複数の検出電極31と、非入力領域EIOと重なる基板21の主面21a上に入力領域EI
取り囲むように配置された、一定電位に設定された除電用配線33と、複数の検出電極31上から除電用配線33上にかけて配置されたカバーフィルム36とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図3

Description

本発明は、携帯電話、デジタルカメラ、携帯ゲーム機または携帯情報端末などの様々な用途に用いられる入力装置および表示装置に関する。
入力装置は、主面上に入力領域を有する基板と、入力領域と重なるように基板の主面上に配置されるとともに、入力領域に近接する入力手段との間での容量の変化を検出する複数の検出電極とを備えている(例えば、特許文献1参照)。さらに、このような入力装置では、複数の検出電極を保護するため、複数の検出電極を覆うようにカバーフィルムが配置される。
上記の入力装置では、使用者の指などの入力手段が入力領域へ近づくと、入力手段が近接した領域に位置する複数の検出電極の間で容量が変化し、その容量変化を電圧変化として検出することで、入力位置を特定する。
特開2008−310551号公報
しかしながら、このような入力装置では、入力手段とカバーフィルムとの接触によってカバーフィルムに静電気が帯電する場合がある。検出電極は透光性材料からなり、検出電極の抵抗値は高くなりやすい。そのため、カバーフィルムに帯電した静電気が放電し検出電極に過電流が発生すると、検出電極が焼損し、入力位置が特定されず、入力装置の信頼性が低下する可能性があるという問題点があった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、カバーフィルムに帯電した静電気による検出電極の焼損を低減することで、信頼性の低下を抑制した入力装置および表示装置を提供することである。
本発明に係る入力装置は、主面上に入力領域および該入力領域を取り囲むように位置する非入力領域を有する基板と、前記入力領域と重なるように前記基板の前記主面上に配置された、前記入力領域に近接する入力手段との間での容量の変化を検出する複数の検出電極と、前記非入力領域と重なる前記基板の前記主面上に前記入力領域を取り囲むように配置された、一定電位に設定された除電用配線と、複数の前記検出電極上から前記除電用配線上にかけて配置されたカバーフィルムとを備えることを特徴とする。
本発明に係る表示装置は、上記入力装置と、前記基板の前記主面とは反対側に位置する反対主面に主面を対向させて配置された対向基板と、前記基板および前記対向基板の間に配置された、前記基板の前記主面に像情報を表示するための表示手段とを備える。
本発明に係る入力装置および表示装置によれば、カバーフィルムに帯電した静電気による検出電極の焼損を低減することで、信頼性の低下を抑制できる。
本発明の第1の実施形態における入力装置および表示装置を表す平面図である。 図1のI−I線に沿った断面図である。 図1の入力装置における第1基板の第1主面上に配置された検出電極、検出用配線、除電用配線および第1回路基板を表す平面図である。 図3のII−II線に沿った断面図である。 図3のIII−III線に沿った断面図である。 画素における第2基板の第1主面上に設けられた電極、配線、薄膜トランジスタなど表した平面図である。 図6のIV−IV線に沿った表示装置の断面図である。 本発明の第2の実施形態における入力装置および表示装置の要部を示す平面図である。 図8のV−V線に沿った断面図である。 図1の入力装置および表示装置の変形例を示す平面図である。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態における表示装置1について、図1〜図7を参照しながら説明する。
表示装置1は、表示パネル2と、入力装置3と、表示パネル2に向けて光を出射する光源装置4と、表示パネル2と光源装置4との間に配置される偏光板5と、入力装置3に接続された第1回路基板6と、表示パネル2に接続された第2回路基板7と、表示パネル2に接続されたドライバIC8とを備えている。
本実施形態における表示パネル2は、表示領域Eに像情報を表示するための表示手段として、信号電極と共通電極との間で電界を発生させて液晶層中の液晶分子の方向を制御することで、画素P毎に光源装置4からの光の透過率を調整して表示領域Eに像を表示させる液晶表示手段を採用している。
また、本実施形態における液晶表示手段は、一対の基板のうち一方の基板に設けられた信号電極と共通電極との間で電界を発生させて液晶層中の液晶分子の方向を制御する、いわゆる横電界方式を採用している。なお、本実施形態における表示パネル2の液晶表示手段は横電界方式を採用しているが、これに限定されるものではなく、いかなる方式であってもよい。例えば縦電界方式を採用してもよい。
また、本発明の表示パネル2の表示手段は、液晶表示手段に限定されるものではなく、プラズマ、エレクトロルミネセンスまたは発光ダイオードなどを用いた表示手段であってもよい。
表示パネル2は、第1基板21と第2基板22とが対向配置され、第1基板21と第2基板22との間に液晶層23が設けられているとともに、この液晶層23を取り囲むように第1基板21と第2基板22とを接合するシール材24が設けられている。
第1基板21は、複数の画素Pからなる表示領域E、表示領域Eに重なる入力領域Eおよび入力領域Eの外側に位置する非入力領域EIOを有する第1主面21aと、第1主面21aとは反対側に位置する第2主面21bとを有している。第1基板21の材料は、透光性を有するものが挙げられ、例えばガラスなどである。なお、第1基板21は、入力装置3の基板および表示パネル2の基板として兼用されている。
入力装置3では、第1基板21と、X方向およびY方向に沿って配列して第1基板21の第1主面21a上に設けられた複数の検出電極31と、第1基板21の第1主面21a上に設けられた除電用配線33および複数の検出用配線32と、X方向に配列する複数の検出電極31とY方向に配列する複数の検出電極31とを絶縁する第1絶縁膜34と、第1絶縁膜34上に設けられた第2絶縁膜35と、第2絶縁膜35上に設けられたカバーフィルム36とを備える。
複数の検出電極31は、入力領域Eにおける第1基板21の第1主面21a上に設けられている。検出電極31は、複数のひし形状の検出部31aおよび隣り合う検出部31aを接続する接続部31bを有する。なお、検出部31aの形状は特に限定されない。複数の検出部31aが接続部31bによってY方向に接続されてなる検出電極31はX方向に配列されている。また、複数の検出部31aが接続部31bによってX方向に接続されてなる検出電極31はY方向に配列されている。X方向に配列された検出電極31とY方向に配列された検出電極31とは交差している。具体的には、X方向に配列された検出電極31の接続部31bとY方向に配列された検出電極31の接続部31bとが交差している。なお、検出電極31において、接続部31bの面積は検出部31aの面積に比べて小さい。
X方向に配列する複数の検出電極31は第1絶縁膜34に設けられている。また、Y方向に配列する検出電極31の接続部31bは第1基板21の第1主面21aに設けられているとともに、Y方向に配列する検出電極31の検出部31aは第1絶縁膜34に設けられている。なお、第1基板21の第1主面21aに位置する接続部31bと第1絶縁膜34に位置する検出部31aとは、第1絶縁膜34を貫通するコンタクトホールCを介して接続されている。
すなわち、X方向に配列する検出電極31とY方向に配列する検出電極31とは第1絶縁膜34を介して立体交差することで、両者は電気的に絶縁されている。
検出電極31の材料としては、透光性および導電性を有するものが挙げられ、例えばITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide
)、AZO(Al-Doped Zinc Oxide)、酸化錫、酸化亜鉛または導電性高分子によって形
成される。
検出用配線32は第1基板21の第1主面21a上に設けられている。複数の検出用配線32は非入力領域EIOに配置されている。検出用配線32は、一端部が検出電極31に接続されているとともに、他端部が第1回路基板6に接続されている。検出用配線32の材料としては、導電性を有するものが挙げられ、例えば、ITO、酸化錫、アルミニウム、アルミニウム合金、銀または銀合金などである。
除電用配線33は第1基板21の第1主面21a上に設けられている。除電用配線33は非入力領域EIOに配置されている。除電用配線33は入力領域Eを取り囲むように配置されている。さらに、本実施形態の除電用配線33は複数の検出用配線32を取り囲むように配置されている。すなわち、除電用配線33は複数の検出電極31および複数の検出用配線32の外側に位置している。なお、図1において、除電用配線33は斜線で示されている(図3、図8および図10でも同様)。
除電用配線33は、一端部および他端部が第1回路基板6に接続されている。また、除電用配線33は、例えば入力装置3のグランド電位、表示パネル2の第2回路基板7のグランド電位または表示装置1を搭載する機器のグランド電位などの一定電位に設定されている。なお、除電用配線33は、検出電極31および検出用配線32に接触していない。すなわち、除電用配線33は検出電極31および検出用配線32と電気的に絶縁されている。
また、除電用配線33は下層除電用配線33aおよび上層除電用配線33bを有している。下層除電用配線33aは第1基板21の第1主面21aに設けられている。下層除電用配線33aは検出用配線32と同じ材料で形成してもよい。また、第1絶縁膜34は下層除電用配線33aの形成領域に重なるように貫通孔34aを有している。また、貫通孔34aには上層除電用配線33bの一部が位置しており、上層除電用配線33bの他部は第1絶縁膜34に位置している。貫通孔34a内に位置する上層除電用配線33bの一部が下層除電用配線33aに接触することで、上層除電用配線33bと下層除電用配線33aとは接続される。なお、上層除電用配線33bは、導電性材料で形成され、例えばITO、IZOなどの酸化物導電材料などで形成される。
第1絶縁膜34は交差する検出電極31同士を電気的に絶縁する機能を有する。第1絶縁膜34は、Y方向に配列する検出電極31の接続部31bおよび検出用配線32を覆うように第1基板21の第1主面21a上に設けられている。第1絶縁膜34の材料としては、透光性および絶縁性を有するものが挙げられ、例えば、アクリル樹脂などである。
第2絶縁膜35は、X方向に配列する検出電極31およびY方向に配列する検出電極31の検出部31aを覆うように第1絶縁膜34上に設けられている。第2絶縁膜35は入力領域Eおよび非入力領域EIOに設けられている。
カバーフィルム36は、第1基板21上に設けられた部材を保護する機能を有している。カバーフィルム36は入力領域Eおよび非入力領域EIOに設けられている。また、カバーフィルム36は表示領域Eにも配置されている。また、カバーフィルム36は複数の検出電極31上から検出用配線32上および除電用配線33上にかけて配置されている。カバーフィルム36はポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステルフィルムによって形成されている。なお、本実施形態におけるカバーフィルム36は偏光板としての機能も有している。
入力装置3では、入力領域Eを取り囲むように配置されるとともに、一定電位に設定された除電用配線33が設けられている。これによって、カバーフィルム36に静電気が帯電した場合でも、帯電した静電気が除電用配線33へ放電しやすくなるので、静電気が検出電極31または検出用配線32へ放電することを低減でき、検出電極31に過電流が発生することを抑制できる。したがって、検出電極31が焼損することを低減でき、入力装置3の信頼性の低下を抑制できる。
また、入力装置3では、除電用配線33が複数の検出用配線32を取り囲むように配置されている。すなわち、除電用配線33が複数の検出用配線32の外側に位置している。これによって、外部からの電界または表示パネル2から発生する電界が除電用配線33によって吸収されるので、検出用配線32にノイズが発生することを低減でき、入力位置の検出精度が向上する。
また、入力装置3では、除電用配線33は、金属材料からなる下層除電用配線33aおよび酸化物導電材料からなる上層除電用配線33bを有している。すなわち、下層除電用配線33aが上層除電用配線33bで覆われているので、上層除電用配線33bによって下層除電用配線33aが大気中に含まれる水分を吸収することを低減でき、下層除電用配線33aが腐食することを低減できる。
また、入力装置3では、下層除電用配線33aおよび検出用配線32が同じ面上に配置されているとともに、下層除電用配線33aおよび検出用配線32が同じ材料で形成されている。すなわち、入力装置3では、下層除電用配線33aと検出用配線32とを同一の成膜工程およびパターニング工程で形成することができるので、入力装置3の製造工程を簡略化できる
次に、入力位置の検出原理について説明する。
第1基板21の第1主面21a上には、入力領域Eにおいて複数の検出電極31がX方向およびY方向に配列されており、隣接する検出部31a間では浮遊容量が発生する。例えば、X方向に配列する複数の検出電極31をグランドなどの一定電位に設定し、Y方向に配列する複数の検出電極31に信号電圧を印加すると、隣接する検出部31aの容量間で電界が発生する。この状態で、使用者の指などの入力手段が入力領域Eへ近づくと、入力手段が近接した領域に位置する複数の検出部31aの間で電界の大きさが変化する。この変化は電圧変化として検出手段であるコントローラ(不図示)によって読み取られる。コントローラは所定値を超えた電圧変化をした複数の検出部31aを認識し、認識した複数の検出部31aが配置された領域が入力位置として特定される。
第1基板21の第2主面21b上には、遮光膜211およびカラーフィルタ212が設けられている。
遮光膜211は光を遮る機能を有する。遮光膜211は、第1基板21の第2主面21b上に設けられている。また。遮光膜211は、画素Pの外周に沿って格子状に設けられており、すな
わち、ゲート配線221およびソース配線223に平面視して重なるように設けられている。なお、本実施形態における遮光膜211は第2主面21b上に格子状に形成されているが、これ
には限られない。遮光膜211の材料は、例えば、遮光性の高い色(例えば黒色)の染料も
しくは顔料が添加された樹脂、またはクロムなどの金属が挙げられる。
カラーフィルタ212は、可視光のうち特定の波長光のみを透過させる機能を有する。複
数のカラーフィルタ212は、第1基板21の第2主面21b上に位置しており、画素P毎に設
けられている。各カラーフィルタ212は、赤(R)、緑(G)および青(B)のいずれか
の色を有している。また、カラーフィルタ212は、上記の色に限られず、例えば、黄色(
Y)、白(W)などの色を有してもよい。カラーフィルタ212の材料としては、例えば染
料または顔料を添加した樹脂が挙げられる。
第2基板22は、第1基板21の第2主面21bに対向する第1主面22aと、第1主面22aの反対側に位置する第2主面22bとを有している。第2基板22は第1基板21と同様の材料で形成できる。
第2基板22の第1主面22a上には、複数のゲート配線221が設けられており、複数のゲ
ート配線221を覆うようにゲート絶縁膜222が設けられている。このゲート絶縁膜222上に
は複数のソース配線223が設けられているとともに、複数のソース配線223を覆うように平坦化膜224が設けられている。また、平坦化膜224上には共通電極225が設けられている。
共通電極225を覆うように平坦化膜224上には層間絶縁膜226が設けられており、この層間
絶縁膜226上には複数の信号電極227が設けられている。
ゲート配線221は、ドライバIC8から供給される電圧を薄膜トランジスタTFTに印加する機能を有する。図6に示すように、複数のゲート配線221はY方向に沿って配列されて
いる。また、ゲート配線221は線状であって、X方向に沿って延在している。
ゲート絶縁膜222はゲート配線221を覆うように第1主面22a上に設けられている。ゲート絶縁膜222は、窒化シリコン、酸化シリコンなどの絶縁性を有する材料によって形成さ
れる。なお、ゲート絶縁膜222は、上記のスパッタリング法、蒸着法または化学気相成長
法などによって第2基板22の第1主面22a上に形成できる。
ソース配線223は、ドライバIC8から供給される信号電圧を薄膜トランジスタTFTを介して信号電極227に印加する機能を有する。ソース配線223はゲート絶縁膜222上に設けら
れている。図6に示すように、複数のソース配線223は線状に形成されているとともに、
Y方向に延在している。また、複数のソース配線223はX方向に沿って配列されている。
ソース配線223はゲート配線221と同様の材料で形成してもよい。
なお、画素Pとは、複数のゲート配線221と複数のソース配線223とによって囲まれた領域をいう。
薄膜トランジスタTFTは、非晶質シリコン、多結晶シリコンまたは酸化物半導体などの
半導体層と、この半導体層上に設けられるとともに、ソース配線223に接続されたソース
電極と、ドレイン電極とを有する。薄膜トランジスタTFTでは、ゲート配線221を介して半導体層に印加される電圧に応じてソース電極およびドレイン電極間の半導体層の抵抗が変化することで、信号電極227への画像信号の書き込みまたは非書き込みが制御される。
平坦化膜224はソース配線223を覆うようにゲート絶縁膜222上に設けられている。平坦
化膜224は有機材料によって形成され、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂または
ポリイミド系樹脂などの樹脂で形成される。なお、平坦化膜224の膜厚は例えば1μm〜
5μmの範囲で設定されている。
共通電極225は、ドライバIC8から印加された電圧によって信号電極227との間で電界を発生させる機能を有する。共通電極225は平坦化膜224上に設けられている。共通電極225は、透光性および導電性を有する材料によって形成され、例えばITO、IZO、ATO、AZO、酸化錫、酸化亜鉛または導電性高分子によって形成される。
層間絶縁膜226は、信号電極227と共通電極225とを電気的に絶縁する機能を有する。層
間絶縁膜226はゲート絶縁膜222と同様の材料で形成してもよい。
信号電極227は、ドライバIC8から印加された信号電圧によって共通電極225との間で電界を発生させる機能を有する。複数の信号電極227は層間絶縁膜226上に設けられている。各信号電極227には開口が形成されている。なお、信号電極227は共通電極225と同様の材料で形成してもよい。
液晶層23は、第1基板21と第2基板22との間に設けられている。液晶層23は、ネマティック液晶などを含んでいる。
シール材24は第1基板21と第2基板22とを貼り合わせる機能を有する。シール材24は第1基板21と第2基板22との間に設けられている。シール材24は表示領域Eと重なる領域を取り囲むように設けられている。シール材24はエポキシ樹脂などによって形成される。
第1回路基板6は、異方性導電膜などの導電性接合部材を介して第1基板21上に位置する検出用配線32および除電用配線33に接続されている。
第2回路基板7は、異方性導電膜などの導電性接合部材を介して第2基板22に接続されている。第2回路基板7はその一部が第2基板22と対向している。
光源装置3は、表示パネル2に向けて光を出射する機能を有する。光源装置3は、光源31と、導光板32とを有している。なお、本実施形態における光源装置3では、光源31にLEDなどの点光源を採用しているが、冷陰極管などの線光源を採用してもよい。
偏光板5は、所定の振動方向の光を選択的に透過させる機能を有する。この偏光板5は、第2基板22の第2主面22bに対向するように配置されており、カバーフィルム36と重なっている。
ドライバIC8は、ゲート配線221、ソース配線223などの駆動を制御する機能を有する。ドライバIC8は第2基板22の第1主面22a上に設けられている。本実施形態では、ゲート配線221用のドライバIC8と、ソース配線223用のドライバIC8との2つのドライバICが設けられている。
表示装置1では、入力装置3を備えているので、入力装置3で説明した効果と同様の効果を奏している。
[第2の実施形態]
図8および図9は、第2の実施形態における表示装置1Aの要部を表す図である。
表示装置1Aは、表示装置1に比べて下記点が異なる。
第2絶縁膜35は貫通孔35aを有しており、この貫通孔35aは除電用配線33と重なるように位置している。なお、図8において、貫通孔35aの形成領域は除電用配線33上の白抜きで表された領域である。
本実施形態における貫通孔35aは、複数の検出電極31および複数の検出用配線32を取り囲むように形成されている。なお、貫通孔35aは除電用配線33に重なっていればよく、例えば、除電用配線33の角部と重なる領域にのみ形成してもよい。これによって、除電用配線33の第2絶縁膜35からの露出面積を小さくできるので、例えばカレットなどによって除電用配線33が損傷することを低減できる。さらに、除電用配線33が大気中に含まれる水分を吸収することを低減でき、除電用配線33が腐食することを低減できる。
入力装置3では、第2絶縁膜35は貫通孔35aを有しており、この貫通孔35aは除電用配線33と重なるように位置している。これによって、貫通孔35a内に位置する除電用配線33とカバーフィルム36との間に第2絶縁膜35が介在せず、カバーフィルム36に帯電した静電気を除電用配線33へ放電しやすくなる。
また、入力装置3では、第2絶縁膜35の貫通孔35aが除電用配線33と重なることで、除電用配線33は露出するが、下層除電用配線33aが上層除電用配線33bで覆われているので、上層除電用配線33bによって下層除電用配線33aが大気中に含まれる水分を吸収することを低減でき、下層除電用配線33aが腐食することを低減できる。
さらに、入力装置3では、カバーフィルム36の外周の一部が第2絶縁膜35の貫通孔35a内に位置する除電用配線33に重なっている。これによって、カバーフィルム36の中央部から拡散して外周に集まった静電気をカバーフィルム36の外周から除電用配線33へ放電しやすくなる。
本発明は第1および第2の実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更および改良が可能である。
表示装置1,1Aでは、除電用配線33は複数の検出用配線32の外側に配置されているが、これには限られない。すなわち、図10に示すように、除電用配線33は複数の検出電極31を取り囲んでいればよい。なお、この場合には、除電用配線33と検出用配線32とは絶縁膜によって電気的に絶縁される。
また、表示装置1,1Aでは、第1基板21は、入力装置3の基板および表示パネル2の基板として兼用されているが、これには限られない。すなわち、入力装置3の基板を別部材として備えてもよい。
1、1A 表示装置
2 表示パネル
表示領域
P 画素
入力領域
IO 非入力領域
21 第1基板
21a 第1主面(主面)
21b 第2主面(反対主面)
3 入力装置
31 検出電極
31a 検出部
31b 接続部
32 検出用配線
33 除電用配線
33a 上層除電用配線
33b 下層除電用配線
34 第1絶縁膜
35 第2絶縁膜(保護膜)
36 カバーフィルム
211 遮光膜
212 カラーフィルタ
22 第2基板
22a 第1主面(主面)
22b 第2主面
221 ゲート配線
222 ゲート絶縁膜
223 ソース配線
224 平坦化膜
225 共通電極
226 層間絶縁膜
227 信号電極
TFT 薄膜トランジスタ
23 液晶層
24 シール材
4 光源装置
41 光源
42 導光板
5 偏光板
6 第1回路基板
7 第2回路基板
8 ドライバIC

Claims (5)

  1. 主面上に入力領域および該入力領域を取り囲むように位置する非入力領域を有する基板と、前記入力領域と重なるように前記基板の前記主面上に配置された、前記入力領域に近接する入力手段との間での容量の変化を検出する複数の検出電極と、前記非入力領域と重なる前記基板の前記主面上に前記入力領域を取り囲むように配置された、一定電位に設定された除電用配線と、複数の前記検出電極上から前記除電用配線上にかけて配置されたカバーフィルムとを備えることを特徴とする入力装置。
  2. 前記基板の前記非入力領域の前記主面上に配置された、複数の前記検出電極の各々に接続された複数の検出用配線をさらに備え、
    前記除電用配線は複数の前記検出用配線を取り囲むように配置されている請求項1に記載の入力装置。
  3. 前記カバーフィルムと複数の前記検出電極との間および前記カバーフィルムと前記除電用配線との間に配置された、貫通孔を有する保護膜をさらに備え、
    前記貫通孔は前記除電用配線と重なっている請求項1または2に記載の入力装置。
  4. 前記カバーフィルムの外周の一部は前記貫通孔と重なっている請求項3に記載の入力装置。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の入力装置と、
    前記基板の前記主面とは反対側に位置する反対主面に主面を対向させて配置された対向基板と、前記基板および前記対向基板の間に配置された、前記基板の前記主面に像情報を表示するための表示手段とを備える表示装置。
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